张化光：攻坚克难科研路,桂冠繁华守初心.pdf

对于科研工作者来说，最高的梦想无疑是在面向国民经济主战场的科研难题上有所突破，切实解决民生和发展的重大问题，东北大学智能电气科学与技术研究院院长张化光亦不例外。星光不负赶路人，能够三次登上国家科学技术奖的领奖台，是他没有想到的，也是时间对于勤思奋拓者的认可和馈赠。1992年，张化光从东南大学博士毕业来到东北大学，跟随中国工程院院士柴天佑做博士后研究。当时恰逢柴天佑获得清河电厂重大科研项目，张化光有幸承担起清河电厂“14号机组计算机集散控制系统”项目执行负责人的工作。他带领课题组成员攻坚克难，最终仅用一年多时间就顺利完成了项目，在国内开创了采用PLC（可编程逻辑控制器）计算机集散控制发电机组的先河。1994年5月14日，清河电厂“14号机组计算机集散控制系统”一次并网发电成功。1995年，清河电厂项目获得了辽宁省科技进步一等奖。可以说，45科技创新与品牌WWW.KJCXPP.COM清河电厂是张化光科研工作的起点，也是他科研梦开始的地方。上世纪末，我国石油泄漏检测技术落后，盗油现象严重，造成原油大面积泄漏而污染环境、破坏农田。经过行业内推荐，胜利油田找到了张化光。张化光意识到，这个项目中蕴含的重要理论和工程问题恰好可以应用自己此前的研究成果来解决，就立即带领研究团队投入到实际工作中。他带领研究团队深入油田考察现场，收集资料，分析数据通过对现场采集的5万多组数据进行分析，他们发现通过混沌重构建模技术实现的泄漏检测精度要比常规检测方法高很多。经过半年努力，2001年底，第一台达到预期要求的样机问世。2002年年中，改进后的样机首次在胜利油田河口采油厂测试，就实现了小于管线全长1%误差的准确定位，随后很快在“鲁皖管道”近千公里管线实现泄漏定位误差缩小到1%以内。这套系统报警及时、定位准确，就像透视石油管线的“千里眼”，为及时侦破盗油案件、确保输油管线安全运行提供了有力保障，有效地保护了环境安全、国家财产和人民利益。2007年，“流体输送管网的实时数据采集分析方法和高精度泄漏检测定位技术”获国家技术发明二等奖。1997年，张化光团队攻关“马路湾集控主站系统开发”项目。团队攻克了以数量庞大、空间分散的电力负荷设备作为旋转可调能量进行实时在线调控的难题，用削峰填谷方式解决了刚性供电不足和柔性电力需求过剩之间的矛盾，顺利完成了马路湾集控站开发工作。由于运行效果良好，团队又先后承揽了张士开发区、通辽电业局、铁岭电业局等众多同类项目，取得一系列原创成果。其产品广泛应用于全国供电企业，创造了可观的经济效益，促进了电网的安全稳定运行，极大提高了我国电力自动化水平和配电技术水平。“面向节能的复杂配电网监测控制与故障诊断关键技术”获2010年度国家科技进步二等奖。分布式能源互联系统协同控制虽然被行业公认为重点研究方向，但面临动态特性描述难、协同控制一致性设计难、实现多目标优化运行难等多个难题，被看作难以逾越的鸿沟，成为困扰能源行业的“卡脖子”问题。本世纪初，张化光带领团队开始了自学习最优控制的艰苦研究历程。此领域尚属国内空白，国际成果也寥寥无几。他们从自适应动态规划的基础理论方面入手，终于在2007年提出了存在未建模动态情况下的鲁棒最优控制方法，破解了分布式动态系统的自学习优化协同控制理论与方法这项曾被国际公认为“不可能完成”的基础科学难题。突破了最初的难点，团队逐步建立了自学习非零和博弈的一般框架，提出了非线性混合最优控制与博弈方法，提供了无论鞍点是否存在均能直接求得混合最优解的新思路，奠定了求解非线性二人零和与非零和微分博弈的理论基础。此外，他们还提出了非线性分布式自学习最优协同控制策略，突破了耦合最优性能指标无法直接求解的瓶颈，实现了协同误差的指数收敛，形成了不确定异构多智能体系统优化协同控制一体化设计方法。团队以能源互联系统中多能耦合设备能源体为核心，从电气冷热油各个介质的基础模型构建着手，针对多质异构能源网络中的输入/输出双向传输特性，将传统的4类单一能源节点拓展为9类多质能源节点，从根源上解析不同介质能源的本质变化规律。历时8年零7个月，通过数千次实验室级别的测试验证和百余个企业、示范区的数据挖掘，团队终于构建了能源互联系统多时间尺度多工质耦合异构模型。基于此模型，他们首次提出可以同时实现功率分配与参量一致的能源互联系统动态模型与多智能体分布式一致算法，实现了横向冷热气电互补，纵向源网荷储互济的立体协同，克服不同能源网络参量异构对优化调控带来的影响。最终，“分布式动态系统的自学习优化协同控制理论与方法”获2020年度国家自然科学二等奖。志存高远、脚踏实地，从教30年，张化光以“创新、发展、严谨、求实”八字方针言传身教，以解决问题为己任，带领团队在科技强国的道路上初心不改、砥砺前行。